第1章 电声技术基础

《第1章 电声技术基础》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第1章电声技术基础1.1声波物体的振动（即声源）引起空气分子相应的振动，传入人耳导致鼓膜振动，通过中耳、内耳等一系列听觉器官的共同作用使人听到了声音。声音就是通过中间媒质传播，能被人耳感觉的振动，通常叫做声波。传声媒介：空气、液体、固体等。声波传播的空间称为声场。由于空气质点的振动方向与波的传播方向相同，故属于纵波传播。一、声波的特性声速:声波的传播速度称为声速。声速取决于媒质的弹性和密度。声音在空气中的速度是随温度的升高而增加的。空气中的声速（米/秒）在温度T时为：V=331.6+0.6t(M/S)t为20度时，

2、V=340M/S为声速的一般取值。声波在水中的传播速度为1485M/S,在钢材中的传播速度为5000M/S(注意：声波是机械波，与音频电磁波的区别)声振动一个周期传播的距离(在波的传播方向上，两震动相位相同又相邻的媒质质点间的距离)叫做波长,用l表示为：l=V/f（M）二、声波的度量1、声压、声压级声压：声波在空气传播过程中，引起空气质点振动，使空气发生疏密变化，导致空气压强变化叫声压。用P表示，单位是:帕（1Pa＝N/㎡)和微巴（1μba＝dyn/c㎡）。1Pa＝10μba,1个大气压＝105帕（空气分子本身固有

3、的不规则运动及相互排斥会形成一个静态的压力）声压（振动的空气分子对它通过的截面产生额外的压力）比大气压要小很多，一般人们谈话的声压约为2×10-2Pa～7×10-2Pa听阈声压:刚能听到的声音的声压值为2×10-5Pa。痛阈声压:感到疼痛的声音的声压值为20Pa。任意周期性声波可分解为一系列简谐振动，其物理量按正弦或余弦规律变化为：A(t)=Amsin(ωt+θ)Am为振幅、ω为角频率、θ为初相位声波的相位用于描述简谐振动在某一瞬间的状态。人耳感受振动的频率范围是有限的，声波的一般范围：20HZ～20000HZ低于

4、20HZ的振动称为次声波高于20000HZ的振动称为超声波声压级常用Lp表示，定义为：式中：Lp——声压级，dB；p——声压，Pa；p0——基准声压。在空气中规定:p0为2×10－5Pa，该值是正常青年人耳朵刚能听到的1000Hz纯音的声压值。各种环境的声压和声压级2、声功率单位时间内通过垂直于声传播方向，面积为S的截面的平均声能量称为平均声能量流或平均声功率。单位为瓦（W）式中：e为声能密度c0为声速s为截面积声功率级：Lw=10lgW/Wr（dB）式中Wr=10-12W，称为基准声功率。¡声能量密度e是指声场中

5、单位体积内的声能量，单位：J/m3。声能量密度的平均值：3、声强通过垂直于声传播方向单位面积上的平均声功率（或平均声能量流）称为声强。I＝W/S单位为：W/㎡声强级：（dB）式中I0＝1×10－12W/㎡为闻阈声强值声强与声压关系：三、声音的传播特性声波作为机械波的一种，具有波在传播中的一切特性，在传播过程中会产生衰减，反射，透射和衍射等现象。1、声波的衰减声波在媒质传播过程中，声压或声强将随着传播距离的增加而逐渐衰减。主要原因：由于空气的粘滞性和热传导使声能变为热能而损耗。声波的频率愈高，空气的吸收也愈大，声波的

6、频率愈低，空气的吸收也愈小。因此高频声波比低频声波衰减得快.除了空气能吸收声波外，有一些材料如玻璃棉、毛毡、泡沫、塑料等称为吸收材料。2、声波的反射和透射声能被障碍物反射回来，就是声反射，另一部分透入障碍物内部并被吸收，余下的能量就会透过障碍物并在另一面传播这叫透射。反射、吸收、透射声能的大小与障碍物的性质有关。声阻抗z=ρc（ρ为介质密度，c为介质中的声速）当声波进入阻抗不同的介质时，必然发生反射現象与透射現象媒质声速(m/s)密度(kg/m3)声阻抗(kg/m2s)空气0℃3.32×1021.294.28×10

7、220℃3.44×1021.214.16×102水(20℃)14.8×102988.21.48×106脂肪14.0×1029701.36×106脑15.3×10210201.56×106肌肉15.7×10210401.63×106密质骨36.0×10217006.12×106钢50.5×102780039.4×106反射率r=Er/EO=(z1-z2)2/(z1+z2)2透射率τ=Eτ/EO=4z1z2/(z1+z2)2吸声系数α=1-r吸收材料吸收声能愈好反射声能就愈小。透过的声能愈小，隔声的性能就愈好。声能大部

8、分反射的表面称为声学刚性的。凹曲面对声波形成集中反射，使声能集中于某一点或某一区域，称为声聚焦。凸曲面对声波反射，使声能形成扩散。由上述各式可知，声波在分界面上反射和透射的大小决定于媒质的特性阻抗，具体分析如下：当z1＝z2时，有r＝0，τ＝1，全部透射当z1z2时，有r0，τ0，硬边界，反射波和入射波声压同相当z1z2时，有r0，τ0，软边界，反射波和入射